公元前221年，秦王嬴政刚刚兼并六国，统一天下，自认为兼备了三皇的德行，功业超过了五帝，于是便改称号为“皇帝”，皇帝出命称“制书”，下令称“诏书”，皇帝的自称为“朕”。追尊父亲庄襄王为太上皇。并颁布制书说：“君王死后依据他生前的行为加定谥号，这是儿子议论父亲，臣子议论君王，实在没意思。从今以后，废除为帝王上谥号的制度。朕为始皇帝，后继者以序数计算崐，称为二世皇帝、三世皇帝，以至万世，无穷尽地传下去。”
当初，齐威王、齐宣王的时候，邹衍研究创立了金、木、水、火、土终而复始的“五德相运”学说。到了始皇帝合并天下时，齐国人将此说奏报给他。始皇采纳了这套学说，认为周朝是火德，秦取代周，从火不能胜水来推算，秦应是水德。于是开始下令更改岁历，新年朝见皇帝与庄贺典礼都从十月初一开始，以十月初一为元旦；衣服、旗帜、符节等都崇尚用黑色；计数以六为一个单位。
丞相王绾说：“燕、齐、楚三国的故地距都城咸阳过于遥远，不在那里设置侯王，便不能镇抚。因此请分封诸位皇子为侯王。”始皇帝将这一建议交给大臣评议。廷尉李斯说：“周文王、周武王分封子弟族人非常多，他们的后代彼此疏远，相互攻击如同仇敌，周天子也无法加以制止。现在四海之内，仰仗陛下的神灵而获得统一，全国都划分为郡和县，对各位皇子及有功之臣，用国家征收的赋税重重给予赏赐，这样即可以非常容易地进行控制，使天下人对秦朝廷不怀二心，才是安定国家的方略。分封诸侯则不适宜。”始皇说：“天下人都吃尽了无休止的战争之苦，全是因为有诸侯王存在的缘故。今日依赖祖先的在天之灵，使天下初步平定，假若又重新封侯建国，便是自己招引兵事、培植战乱，似此而想求得宁静、养息，岂不是极困难的事情吗？！廷尉的主张是对的。”
始皇帝于是下令把全国划分为三十六个郡，每个郡设置郡守、郡尉、监御史。
又下令收缴全国民间所藏的兵器，运送汇集到咸阳，熔毁后铸成大钟和钟架，以及十二个铜人，各重千石，放置在宫庭中。并统一法制和度量衡，将各地富豪十二万户迁徙到咸阳置于朝廷的监控下。
秦王朝祭祀祖先、神佛的宗庙等处所和章台宫、上林苑都设在渭水南岸。而秦国每征服一个国家，就摹画、仿照该国的宫室，在咸阳城北的山坡上同样建造一座。如此南临渭水，自雍门向东至泾水、渭水相交处，宫殿屋宇、天桥、楼阁相连接，所获得的各国美女、钟鼓等乐器都安置在里边。
公元前220年，始皇帝出巡陇西、北地，到鸡头山而还，经过回中宫。在渭水南岸兴建长信宫，竣工后改名为极庙宫。从极庙筑路通到骊山，兴造甘泉宫前殿，修筑甬道连接咸阳，又以咸阳为中心筑驰道通往全国各地。
公元前219年，始皇帝出巡东部各郡、县，登上邹地的峄山，树立石碑赞颂秦朝的功勋业绩。召集过去鲁地崇信儒学的文人七十名，到泰山下商议祭祀天地的封禅之事。诸儒生中有的说：“古时候的君王封禅，用蒲草裹住车轮，不愿伤害山上的土石草木；扫地祭祀时所使用的席都是用草编成的。”各人的议论很不相同。始皇帝认为众人所说的很难实际采用，便因此而贬退儒生；并且下令开通车道，从泰山南麓上到顶峰，竖立石碑歌颂自己的功德，又从泰山北面顺道而下，到梁父山祭地。祭祀仪式颇采用秦国古时在雍城由太祝令主持的祭祀上帝的形式。而怎样封土埋藏却全都保密，世人无法获悉并记录下来。
始皇帝随即又向东出游沿海各地，祭礼名山大川及天、地、兵、阴、阳、月、日、四时八神。然后南登琅邪山，兴致勃勃，在那里逗留了三个月，还建造琅邪台，立石碑颂德，表明自己得天下之意。
当初，燕国人宋毋忌、羡门子高一类人声称世上有一种成仙之道、人老死后尸解骨化升天的法术，燕国、齐国的迂腐、怪异之士都争相传授和学习。从齐威王、宣王到燕昭王都相信他们的话，派人到海上寻求蓬莱、方丈、瀛洲三座神山，据说这三仙山在渤海之中，距离人间并不遥远。只是凡人将要到达，凡就把船吹走了。不过也曾有人到过这三山，看见各位神仙和长生不死的药均在那里。待到始皇帝出游海滨时，通晓神仙方术的人如故齐国人徐等纷纷争着上书谈这些事，请求准许斋戒清心洁身素食后率领童男童女往海上寻求神山。始皇于是派遣徐征发数千名童男女入海求仙。但是，船行海上后却均因风势不顺而返航。不过他们仍然说：“虽没能到达仙山，可是已经望见了。”
始皇帝还归咸阳途中经过彭城，举行斋戒，祈祷祭祀，想要打捞沉没在泗水中的周鼎。故而遣一千人潜入泗水寻找，结果毫无所得。于是，始皇又向西南渡过淮水，到达衡山、南郡；再泛舟长江，抵湘山，祭祀湘君。适逢大风，几乎不能渡过湘水。始皇问博士道：“湘君是什么神仙啊？”博士回答：“听说她是尧帝的女儿，舜帝的妻子，死后就葬在这里。”始皇大怒，令三千名被判刑服劳役的罪犯将湘山的树木砍伐殆尽，裸露出赤红的土壤和石块。然后从南郡经武关返回咸阳。
早先，韩国人张良的父亲、祖父曾经做过五代韩相。乃至韩国灭亡，张良尽散千金家产，想要为韩国报仇。
公元前218年，始皇帝出巡东方，抵达阳武县的博浪沙时，张良让大力士手持铁锤袭击始皇，但却误中随天子车驾而行的副车。始皇大惊失色，想抓刺客却未能擒到，于是下令全国进行十天的大搜捕。
始皇帝随后登上之罘山，刻石颂德。归途中前往琅邪，取道上党回到咸阳。
公元前215年，始皇帝出巡抵达碣石，派故燕国人卢生求访仙人羡门。又在碣石山门刻碑文歌功颂德。拆毁城郭，决通堤防。此后始皇帝巡视北部边境，从上郡返回都城。卢生受派遣入海寻仙后归来，随即抄录《录图书》上的谶语，上写：“使秦朝灭亡的是‘胡’。”奏报给始皇。始皇便派将军蒙恬率三十万大军，向北征伐匈奴。
公元前214年，秦朝廷征召那些曾经逃亡的人、因贫穷而入赘女家的男子、商贩等入伍当兵，攻掠夺取南越的陆梁地，设置了桂林、南海、象郡等郡；并将受贬谪的人五十万流放到五岭守边，与南越的本地人杂居一处。
秦将蒙恬率军驱逐斥退匈奴人，收复了黄河以南地区，设置四十四个县。接着就修筑长城，凭借地形而建，用以控制险关要塞，起自临洮，直至辽东，绵延一万多里。蒙恬于是又领兵渡过黄河，占据阳山，向北曲折前进。军队在野外扎营风餐露宿十余年，蒙恬则常驻上郡指挥军队，威震匈奴。
公元前212年，始皇帝派蒙恬负责开通大道，从九原直到云阳，挖掘大山，填塞峡谷，长达一千八百里，几年没有完工。
始皇认为都城咸阳的人口过多，而先代君王营造的宫廷又嫌小，便命人在渭南上林苑中建筑宫殿，先修前殿阿房宫，长宽东西五百步，南北五十丈，上面可坐一万人，下面则能竖立五丈高的旗帜，周围是车马驰行的天桥，从前殿下直达南山，在南山的顶峰建牌楼作为标志。又筑造天桥，从阿房渡过渭水，与咸阳城相接，由此象征天上的北极星、阁道星横越银河抵达营室宿。征发遭受宫刑和判处其他徒刑的囚犯七十万人，分别修筑阿房宫或建造骊山始皇帝陵墓。并凿掘用作套棺的北山的石料，采伐蜀、荆两地的木材，都先后运到。在关中兴建宫殿计有三百座，关外营造宫殿四百多座。于是在东海郡的朐县界内刻立巨石，作为秦王朝东部的大门。又将三万家迁移到骊邑，五万家迁移至云阳，均免除十年的赋税徭役。
卢生劝说始皇帝道：“有一种方法，这就是皇帝不时地暗中秘密出行，借此躲避恶鬼。而避开了恶鬼，神仙真人便会来到。故此希望您所居住的宫室不要让别人知道，然后不死之药大概才可以得到！”始皇说：“我敬慕真人！”于是就自称“真人”，不再称“朕”。并下令咸阳城周围二百里内的二百七十处宫殿楼台，都用天桥、甬道相连接，帷帐、钟鼓及美女充斥其间，各自按布署登记，不作迁移。始皇巡行到某处居住下来，有敢于透露出他的驻地的，即获罪处死。始皇帝曾前往梁山宫，从山上望见丞相李斯的随行车马非常多，很不赞许。宦官近臣中有人将这事告诉了李斯，李斯随即减少了他的车马。始皇愤怒地说：“这一定是宫中人泄露了我的话！”于是审问随从人员，但是没有人承认。始皇就下令捉拿当时在场的人，全部杀掉。从此以后，再也没有人知道始皇到了什么地方。群臣中凡有事情要奏报并接受皇帝裁决的，便全都到咸阳宫等候。
侯生、卢生相互讥讽、评议始皇帝的暴戾，并因此逃亡而去。始皇闻讯勃然大怒，说：“卢生等人，我尊敬他们，并重重地赏赐他们，现在竟然敢诽谤我！这些人在咸阳的，我曾派人去查访过，其中有的人竟妖言惑众！”于是令御史逮捕并审问所有的儒生。儒生们彼此告发，始皇帝就亲自判处违法犯禁的人四百六十余名，把他们全部在咸阳活埋了。还向全国宣扬，让大家都知道这件事，以惩戒后世。同时谪罚更多的人流放到边地戍守。始皇的长子扶苏为此规劝道：“那些儒生们全诵读并效法孔子的言论。而今您全部用重法惩处他们，我担心天下会因此不安定。”始皇大为恼火，派扶苏赴上郡去监督蒙恬的军队。
公元前211年，有陨石坠落在东郡。有人于石上刻字说：“始皇帝死而土地分。”始皇于是派御史逐个查问当地的人，但是没人承认此事是自己干的。始皇便下令将居住在陨石附近的人全部捉拿处死，并焚化了那块石头。
